微生物發酵飼料在畜禽養殖中的發展現狀及應用

近年來，在畜禽、反刍動物和水産動物規模化、集約化養殖過程中，在飼料中長期連續使用添加抗生素已造成動物體的抗藥性，促使對人類有害的病原菌産生抗藥性，進而影響到人類公共衛生與安全。目前，國家規定了許多藥物飼料添加劑的限制使用，特别是抗生素的限制使用，促進了非藥物飼料添加劑的發展和廣泛使用，微生物發酵飼料行業得到了發展，因其所具備的多種優點已經引起世界飼料行業的重視，并且已經開始了産業化生産。利用微生物生産的飼料蛋白、酶制劑、氨基酸、維生素、抗生素和益生菌微生物制劑等飼料産品的使用使發酵工程技術在飼料工業中得到了更廣泛的應用，可以彌補常規飼料中容易缺乏的氨基酸，而且能使其他粗飼料原料營養成份迅速轉化，達到增強消化吸收與利用的效果。微生物發酵飼料可以防治動物疾病，促進動物生長，改善生态環境，具有明顯的經濟效益和積極的環保意義。

1生物發酵飼料

1.1 定義

微生物發酵飼料是指在人為可控制的條件下，以植物性農副産品為主要原料，通過1種或多種有益複合微生物的發酵作用，降解部分多糖、蛋白質、脂肪，消除抗營養因子和積累有益的代謝産物等大分子物質，生成有機酸和可溶性多肽等小分子物質，形成營養豐富、适口性好和活菌含量高的生物飼料。

1.2 作用

通過微生物發酵飼料産生促進動物生長的有益成分，提高飼料消化率，增加适口性，延長儲存時間，将有毒粕類轉變為無毒、低毒的優質飼料，提高氮利用率，減少畜禽養殖過程中環境污染，降低糞便中氮污染，抑制病原微生物滋生，積累小肽和乳酸等有益代謝産物，大幅減少或完全替代抗生素的使用。江浩軍等對豆粕進行發酵後發現對照組平均日增重為250 g，試驗組平均日增重為269 g，試驗組比對照組提高7.6％；對照組料重比為1.79：1，而試驗組料重比1.65：1，試驗組比對照組下降了7.8％，差異顯著(P<0.05)。試驗組腹瀉率顯著低于對照組；2組仔豬腹瀉都在試驗開始2周内較多，尤以斷奶後3～5 d為高峰期。試驗期對照組仔豬死亡3頭，死亡率為6％，試驗組死亡1頭，死亡率為2％，試驗組死亡率顯著低于對照組。李旋亮等研究表明發酵飼料可以改善斷奶仔豬腸黏膜的形态結構，有助于減少仔豬腹瀉和增強仔豬對營養物質的消化吸收能力。林标聲等。研究發現飼用微生物發酵飼料組比常規飼料組平均日增重提高了5.56％，而料重比降低3.53％。此外，試驗組糞便中有益菌群數量增加，pH下降，與對照組差異顯著(P<0.05)。微生物發酵飼料可以代替抗生素添加飼料，并可起到促進仔豬健康生長的功效。胡新旭等研究表明無抗發酵飼料能夠提高生長育肥豬的生産性能，增強免疫能力，提高屠宰豬肉品質。王德培等研究發現飼喂微生物發酵飼料組的奶牛産奶量較對照組提高了0.85 kg/d(P<0.05)，乳脂率提高了0.17％(P<0.05)，乳蛋白含量提高了4.1％(P<0.05)，全乳固體提高了0.4％(P<0.05)。

2生物發酵飼料主要的發酵菌種

2.1 選擇發酵菌種的原則

微生物發酵飼料的菌種必須符合安全原則，不能危害環境固有的生态平衡(特别是某些基因工程菌種)；不能産生有毒有害的物質；菌體本身具有很好的生長代謝活力，合成小肽和有機酸等小分子物質，能在培養基中迅速生長，能有效降解大分子和抗營養因子。菌種能保護和加強動物體菌群的正平衡。可以通過2種方式來達到目标：發酵飼料的生産菌種本身就是從飼養的目标動物消化道中分離出來的有益菌或者我國農業部2013年12月發布的第1126号公告《飼料添加劑品種目錄》的菌種。

2.2 主要的發酵菌種

美國已批準40多種微生物用于飼料微生物添加劑生産，我國農業部于1999年公布允許使用飼料級微生物添加劑和酶制劑的微生物菌種名單。目前，市場上用于飼料發酵的益生菌種類主要是乳酸菌、芽孢杆菌、酵母和黴菌。

2.2.1 乳酸菌

乳酸菌是應用最早、最廣泛的益生菌，是一類能在可利用的碳水化合物發酵過程中産生大量乳酸的細菌的總稱。乳酸菌具有促進營養物質的消化和吸收、降低血清膽固醇、調節腸道菌群平衡、激活機體免疫系統、改善食品風味和預防癌症等多方面的生理功能，利用益生乳酸菌發酵而成的飼料對促進動物的健康生長具有重要的實踐意義。乳酸菌在食品、醫藥和畜牧業中廣泛應用。乳酸菌固态發酵酶解能通過提高豆粕、棉籽粕和菜籽粕中粗蛋白質含壁，降低PH及對抗營養因子的降解，從而達到改善飼料品質的目的。國内外有大量的飼養和l|缶床試驗都證實，乳酸菌對人類和動物體保健和治療都有較好的療效。楊璐等通過對發酵液體飼料的營養特性的研究和在對仔豬生産上的應用現狀發現，可以降低仔豬胃内的酸度，增加仔豬的采食量，從而提高其生産性能。同時，能有效抑制有害細菌的生長和繁殖，控制仔豬的腹瀉，減少抗生素的使用。乳酸菌可以提高飼料的品質，提升家禽對飼料的利用率，與傳統的抗生素和化學添加劑相比具有無污染、高效、安全等優點。

2.2.2 酵母菌

酵母是一類非絲狀真核微生物，一般泛指能發酵糖類的各種單細胞真菌，酵母菌體中含有非常豐富的蛋白質、B族維生素、脂肪、糖、酶等多種營養成分。飼料酵母因其含有較高的粗蛋白質、氨基酸(粗蛋白質含量高達50％)及多種維生素，同時含有多種動物所需的消化酶(α-澱粉酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶等)，對營養物質的消化利用起着重要作用。酒糟可在生産中用作飼料來飼喂動物，價格低廉，對牛适口性好，在瘤胃中酒糟蛋白降解率較高，補充肉牛育肥快速生長對蛋白質的需要，在生産中可作為肉牛育肥的蛋白質補充料進行應用。酵母菌富含蛋白質和其他代謝産物，在提高動物的免疫、生長和繁殖能力方面具有顯著功效，是天然綠色生物飼料添加劑，價格低廉并有很高的經濟價值，市場需求旺盛，具有很好的應用前景。K.Gbelibasakis等試驗表明濕啤酒糟替代青貯玉米和大豆粉來改變35％～39％的瘤胃不可降解蛋白飼喂奶牛，顯著提高了實際乳産量、4％校正乳産量、乳脂含量、乳總固形物含量和乳脂産量。Wlliams等報道給雜交肉牛供給酵母培養物能夠提高飼料的利用率。據報道，在泌乳牛、生長牛、水牛、綿羊、山羊日糧中添加酵母菌培養物後，産奶量提高6.8％～17.4％，平均提高7.8。

2.2.3 芽孢杆菌

由于芽孢杆菌能夠産生維生素B1、B2、B6等B族維生素、維生素c、蛋白酶、澱粉酶和脂肪酶等酶以及多種代謝産物；進入腸道後消耗大量的氧氣，維持腸道厭氧環境，抑制需氧緻病菌的生長，維持動物腸道的菌群平衡。這些特性對促進動物營養的消化吸收、提高動物的飼料轉化率、防病和促進生長起到重要作用。陳潔梅等利用芽孢杆菌對豆粕進行固态發酵試驗，發酵後樣品中粗蛋白含量從50.6％增加到54.1％，TCA.N含量從2.4％增加到38.8％，大豆肽含量從1.8％提高到29.5％，乳酸含量從0.7％增加到4.7％，遊離氨基酸含量從5.57 mg／g增加到92.65 mg／g。SDS—PAGE電泳分析結果表明，發酵後大豆抗原已經完全被分解，大分子蛋白質基本上都被降解成10 kD以下的小分子肽，各種主要抗營養因子的降解率達90％以上。芽孢杆菌是一種公認的安全無毒的革蘭氏陽性菌，對飼料的降解消化吸收和動物的營養代謝起到促進作用。肉雞日糧中添加枯草芽孢杆菌B7對其生長性能及免疫功能影響。因此，飼料微生物的發酵菌種具有很好的研究意義和發展前景。

3生物發酵飼料的作用機理

3.1 産生有益因子

促進動物生長微生物發酵飼料中含有大量的有益菌，飼喂動物時會産生一些具有特殊生理活性的小肽，參與機體的生理活動，促進氨基酸和礦物質的吸收，提高蛋白質的合成，促進動物生長，還能改善飼料風味和提高飼料适口性，從而提高動物生産性能。陳如水等以發酵豆粕和發酵棉粕為主要蛋白原料的育肥豬無抗飼料配方産品與常規飼料相比，能顯著提高育肥豬末重及平均日增重；每頭豬養殖收入增加78.72元，提高毛利33.98％；能顯著降低豬肉剪切力和滴水損失，提高豬肉氨基酸水平，改善肉品質，提高豬肉營養。鄭雲峰等在斷奶仔豬日糧中分别添加發酵豆粕8％和20％，均能顯著提高仔豬的目增重、蛋白質利用率和飼料轉化率。俞曉輝等在斷奶仔豬日糧中用2種大豆發酵蛋白替代魚粉，結果表明主要以枯草芽孢杆菌、酵母菌和曲黴菌混合菌為主的大豆發酵蛋白替代部分魚粉對斷奶仔豬的生長具有抑制作用，增加仔豬的腹瀉率；以枯草芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌混合菌為主的大豆發酵蛋白替代部分魚粉對仔豬的生長具有促進作用，降低仔豬的腹瀉率。孫汝江等研究表明在蛋雞基礎日糧中添加10％微生物發酵飼料可以顯著提高蛋雞的生産性能與經濟效益。盧珍蘭等研究表明在生長育肥豬日糧中添加微生物發酵玉米稭稈飼料能夠滿足育肥豬的生長需要，當其添加量為20％～30％時能夠降低生長育肥豬的腹瀉率及死亡率，降低養殖成本，提高經濟效益，且以添加20％微生物發酵玉米稭稈飼料的效果最佳。

3.2 提高機體的免疫性能

微生物發酵飼料中含有大量的有益菌，可以通過菌體本身或細胞壁成分刺激并激活宿主免疫細胞，促進吞噬細胞活力。有益微生物還可以發揮特異性免疫功能，增強動物體内B細胞産生抗體的能力，從而增強畜禽的免疫功能，減少疾病的發生。張勇剛等報道益生菌發酵飼料可以提高豬的采食量、飼料營養物質的消化率、轉化率及其仔豬的存活率，并能改善豬肉的品質，延長肉品貨架期，可以起到防病、治病、增強機體免疫力的功效。與傳統的抗生素和化學藥物相比，益生菌發酵飼料具有無公害、安全、高效、品質優良的優點，是新型的、安全的飼養添加劑。

3.3 産生有益代謝物

調節動物體内微生态平衡，微生物發酵飼料中含大量的有益微生物。李旋亮等通過水拌發酵組和菌液發酵組的空腸、盲腸和結腸的絨毛高度顯著高于對照組(P<0.05)，菌液發酵組十二指腸和空腸的隐窩深度顯著低于水拌組和對照組(P<0.05)，菌液發酵組十二指腸和空腸的V/C值也顯著高于其他2組(P<0.05)，水拌發酵組和菌液發酵組的空腸、回腸和結腸的黏膜厚度顯著高于對照組(P<0.05)。發酵飼料可以改善斷奶仔豬腸黏膜的形态結構，有助于減少仔豬腹瀉和增強仔豬對營養物質的消化吸收能力。這些益生菌改善了動物胃腸道微生物區系，促進了胃腸道中有益菌群繁殖，抑制了有害微生物的繁殖。Forestie等研究發現乳酸杆菌可以抑制埃希氏大腸杆菌和沙門氏寒菌等緻病菌附着到腸細胞上，與病原菌發生競争性颉颃作用，從而限制緻病菌在腸道中的數量。有益菌通過競争性抑制作用阻止有害微生物在腸黏膜上的附着與繁殖，對構成畜禽腸道内微生态系統的平衡、建立一個正常且平衡良好的腸道微生物區系和抵禦病原性微生物感染具有十分重要的意義。

4存在問題

盡管發酵飼料在現階段養殖業中已經取得很大的成效，但是在其添加與應用中仍存在很多問題：微生物發酵生産菌株的性能不穩定，耐受性低；某些活菌制劑不易保存；有益菌群協同作用機制或拮抗作用機理不明确，對其有效成分缺乏研究，對微生物發酵飼料的品質難以鑒定。這些問題都阻礙了微生物發酵飼料的進一步發展。因此，建立完善的行業檢測标準和檢測方法十分必要。

發酵飼料目前尚未形成統一的生産技術标準，大多數發酵飼料廠對微生物和發酵工藝了解甚少，生産設備和專業人員非常有限；生産過程容易受到污染；檢測、監控條件差；菌種來源複雜；營養水平低等也是制約微生物發酵菌種的原因之一。

5展望

微生物發酵飼料在水産動物、家禽、反刍動物和豬等畜禽養殖中大範圍應用，作為抗生素和蛋白的替代品可以大大降低藥源性(主要來自于飼料)疾病，改善動物整體健康狀況，還可以生産出無抗生素殘留的優質畜禽産品，滿足人們對綠色健康食品的迫切需求。微生物種類衆多，資源豐富，尤其是可以利用各種農作物稭稈、糠、木屑等物質，開發潛力巨大，發酵原料來源廣泛，減少環境污染，同時又變廢為寶，得到價格低廉、易于生産推廣的産品。它作為一種新興産業，會帶來巨大的社會效益與經濟效益，在飼料工業中必将具有廣闊的發展前景。